云爆剂爆炸/冲击波参数研究

对一种新型云爆药剂及其试验装置进行了外场静爆试验,并对其爆炸/冲击波参数和后续燃烧现象进行研究。结果表明:总装药量为30 kg的试验弹其爆炸火球最大直径可达17.4 m,是原始装药直径的75.65倍。从所测爆炸场超压曲线发现存在前后两个正压作用区,第二个正压区呈现较好的规律性;二次冲击波在火球区外形成,火球区内是后续燃烧反应对爆炸波加载而引起的压缩波积累压力平台;二次冲击波峰值压力不小于第一个冲击波的40%,二次冲量占总冲量的12.5%~43.7%,其对爆炸/冲击波威力的贡献不可忽略。     

温压炸药近爆作用下RC梁破坏特征和毁伤规律试验研究

作为一种高能量密度炸药,温压炸药的爆炸毁伤效应及毁伤机理有别于传统炸药。结合敞开空间温压炸药爆炸冲击波及热效应试验,研究温压炸药爆炸冲击波特征及传播规律,采用高速摄像技术和光纤多谱线测温技术分析爆炸火球演化特征及火球表面温度变化规律。为研究温压炸药爆炸荷载对钢筋混凝土结构的毁伤效应,针对两种典型钢筋混凝土梁开展不同比例爆距下的爆炸试验,阐明两种钢筋混凝土梁在不同药量、不同爆距下的破坏特征和毁伤规律。研究结果表明：相比TNT炸药,温压炸药爆炸冲击波具有超压峰值大、正压作用时间长及峰值衰减缓慢的特点,温压炸药爆炸最高温度达到2 400 K,超过1 000 K的高温持续时间超过160 ms,高冲量爆炸冲击及持续高温作用导致钢筋混凝土结构受到更大程度的毁伤破坏。结合药量对毁伤规律的影响,提出钢筋混凝土梁在温压炸药近区(0.20～0.75 m)爆炸荷载条件下基于比例爆距和药量的毁伤判据。     

爆炸抛撒方式对FAE云雾爆轰特性及威力影响的实验研究

为探讨中心药管和径向药管爆炸抛撒对FAE爆轰特性及威力影响,通过高速录像、压电传感器和红外热像仪记录FAE静爆实验。获得两发50kg PO、1.5kg抛撒装药、两种爆炸抛撒作用下的云雾扩散、火球温度、冲击波超压数据。结果表明,采用中心药管和径向药管爆炸抛撒形成的云雾覆盖面积和起爆形态相差不大;后者在云雾和破片均匀性方面优于前者,火球温度比前者增益约12%,冲击波超压比前者增益约20%~35%。     

爆炸载荷对混凝土毁伤效应分析

利用LS-DYNA有限元软件模拟装药爆炸对混凝土介质毁伤效应，模拟结果表明爆炸冲击波超压是混凝土毁伤的主要因素，爆炸破片只产生局部效应，对结构的整体毁伤效应较小。爆炸气体对裂纹的产生和已有裂纹的扩展具有重要的影响。数值计算最大爆腔半径与经验预估基本一致。     

不同高度强爆炸早期火球数值研究

为评估强爆炸的毁伤效应,采用一维球对称辐射流体力学方程组,数值研究了不同高度强爆炸早期火球阵面、弹壳）中击波的形成发展过程,对计算结果进行了相似律分析。结果表明：随爆炸高度增加,火球阵面、弹壳冲击波扩张速度加快,火球扩张过渡阶段开始结束位置及持续范围增加,火球中心温度下降加快,辐射能量降低过程变慢;在火球阵面以冲击波扩张传播以后,火球阵面参量基本满足爆炸相似律。     

不可压缩流体中球型容器内爆理论模型研究

容器水下压溃可引起内爆,产生内爆冲击波,对周围结构产生破坏作用。基于能量守恒原理,推导了一种不可压缩流体中球型容器内爆理论模型。可以根据球型容器半径、容器所受静水压力等参数预测内爆冲击波压力、气泡半径、气泡溃灭时间周期,预测结果与内爆试验数据吻合较好。利用该模型分析了容器内爆冲击波压力的危害性,以及冲击波压力峰值随容器体积、静水压力、容器内气体压力等参数的变化规律。结果表明,容器内爆与炸药水下爆炸相比,冲击波峰值高、脉宽小,对附近的脆性材料结构会产生较强的破坏效应;冲击波峰值随球型容器半径增大而线性增大,随静水压力增大呈二次曲线增大;容器内气体初始压力、容器周围流体密度、声速以及容器内气体比热比等参数变化对冲击波峰值无明显影响。     

DNAN基大尺寸带壳装药的能量输出特性

为验证2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)基高爆热熔铸炸药与通用爆破战斗部壳体的威力匹配特性,通过理论计算和百公斤级静爆试验获得了DNAN基大尺寸带壳装药的空中爆炸冲击波参数及传播规律;采用高速摄影仪测定了爆炸火球的特征参数,并与TNT装药进行了对比分析。结果表明:带壳装药冲击波峰值超压理论计算值与试验值接近,比例距离2.5 m/kg~(1/3)处DNAN基试样的入射冲击波、马赫反射波峰值超压较TNT提高了92.0%和68.4%,冲量提高了5.1%,特性乘积Δp·I提高了77%,毁伤效应优势主要体现在近场;火球发光亮度、最大直径、面积和火球持续时间也明显优于TNT试样。     

某固体温压药剂与“什米尔”药剂爆炸威力特性对比研究

为比较某固体温压药剂与"什米尔"药剂爆炸威力特性,通过野外静爆试验,对两种药剂公斤级爆炸冲击波参数和温度参数进行了测试,并观测两种药剂公斤级爆炸火球的发展过程。试验结果表明:在相同装药质量情况下,某固体温压药剂冲击波峰值超压、正压区冲量均比"什米尔"药剂的高,正压作用时间略有下降,其爆炸火球温度超过2 800K、2 500K和2 200K的持续时间比"什米尔"分别提高了了2.368倍、1.548倍、3.248倍,且平均最大火球直径提高48.32%,平均最大火球高度提高49.50%。说明某固体温压药剂爆炸威力超过"什米尔"药剂。     

炸药爆炸事故冲击波,热辐射和房屋倒塌的伤害效应

讨论了冲击波伤害机理，包括直接伤害和位移伤害机理，推导了冲击波肺伤害死亡半径，头部和身体撞击死亡半径耳鼓膜破裂半径公式；讨论了火球热辐射伤害效应，推导了其伤害半径公式；讨论了房屋倒塌的伤害效应，介绍了其死亡人数的估计方法。     

水下爆炸作用下圆柱壳周围压力场分布

为研究水下爆炸对鱼雷、水雷等水下目标的破坏机理开展了一次水下爆炸试验,采用长2.2m、直径0.53 m的圆柱壳结构作为目标,采用1 kg标准TNT球形装药作为爆源在水平距离5.5m处爆炸,测量了圆柱壳正面、背面和侧面的压力场,得到了冲击波时程曲线,测量及分析结果表明:正面和侧面由于反射波的影响均会发生截断效应,背面由于前驱波影响前段上升缓慢,当冲击波到达时迅速上升,之后以指数形式衰减,圆柱壳结构正面的冲击波冲量最大,侧面次之,背面最小,对于结构侧面的破坏作用最小.     

高架桥下通道内爆炸灾害荷载数值模拟分析

为了掌握爆炸灾害中爆炸冲击波作用于建筑上的荷载特性,应用非线性显式有限元软件LS-DYNA建立了高架桥下通道内的爆炸数值模型;分析了网格划分方法对超压荷载计算结果的影响;得出了刚性地面上不同炸药当量、不同爆距下,通道外建筑迎爆面上荷载的变化规律,为建筑物的抗爆炸灾害预警、设计和加固等实际工程提供参考。     

钢筋混凝土端面重墙结构的抗爆性能规律

为研究钢筋混凝土端面重墙结构在爆炸冲击波下的抗爆性能,依据最大TNT当量为300 kg的现场试验,对D1、D2、D33种不同构型端面重墙的损伤破坏规律进行数值模拟研究.基于LS-DYNA有限元分析软件,建立流体和固体耦合数值模型,计算得到3种重墙房屋结构在爆炸冲击波作用下的破坏形态,并利用试验结果校正模型参数.进一步利...     

深水爆炸二次压力波超压峰值的工程模型

研究水下爆炸深度对二次压力波传播的影响和深水爆炸二次压力波超压峰值的定量计算方法,具有重要的工程应用价值。基于AUTODYN软件建立球形TNT装药深水爆炸的数值仿真模型,利用模拟深水爆炸罐试验数据进行了模型校验,计算与试验结果的吻合度和一致性良好。在此基础上,进行30 g球形TNT装药在5～8 000 m水深范围内爆炸共18个工况的计算,每个工况提取5个爆距的二次压力波超压峰值,共得到90个仿真数据结果。仿真数据与分析结果表明：深水爆炸二次压力波超压峰值符合爆炸相似律;深水爆炸二次压力波超压峰值随水深的增加单调连续增大,增大比率随水深的增加不断减小。通过进一步数据分析与处理,得到基于爆炸相似律结合水深修正的计算深水爆炸二次压力波超压峰值的工程模型,该模型具有重要的工程实用性和通用扩展性。     

不同炸高爆炸条件地下工程内冲击波传播规律的工程算法

为了获取不同工况下工程内部冲击波的传播规律，采用可拼装式钢结构单元组成地下工程模型进行了48次不同炸高的模拟爆炸试验，在模型结构内部侧壁安装压阻式压力传感器测量冲击波波形，由实测数据拟合了深钻地爆炸条件下地下工程内冲击波正压冲量和正压作用时间的工程算法模型。结果表明，冲击波特征参量的取值主要与覆盖层配筋率、装药的比例炸高与比例爆距、结构横截面比例直径有关；模型相关系数大于0.8，平均误差小于20%，能为地下工程抗爆炸毁伤分析与设计提供荷载依据。     

TNT爆炸电磁辐射信号测量及分析

为了提高爆炸场电子设备抗电磁干扰能力,对炸药爆炸产生的电磁辐射特性进行研究,设计一套基于超宽带无源全向天线和短波无源全向天线的电磁辐射测量装置,设置8个测试点进行60 kg TNT爆炸产生的电磁辐射测量实验和数据分析。结果表明,炸药爆炸产生的电磁辐射可持续至爆炸后600 ms,爆炸产生的电磁辐射信号最强烈的时段为爆炸后80~110 ms,爆炸产生的电磁辐射信号频率主要集中在100 MHz以下,其中50 MHz以下的低频段能量分布最为明显,爆心距离对电磁信号的频谱分布有明显影响,不同方向的电磁辐射频率分布不一致。爆炸产生的电磁辐射强度范围主要在64.33~348.25 V·m^-1,电磁辐射强度随爆心距离增大而递减,且递减幅度较大,不同方向的测试点测得的电磁辐射强度也有一定差距,相差范围在11.1%~17.7%。     

舱室密闭空间中爆炸载荷后燃烧效应数值计算研究

为准确分析梯恩梯炸药在密闭空间中的爆炸载荷,在统一设施标准模型和基于能量守恒的简化计算公式基础上,提出了一种计算爆炸产物后燃烧能量的方法。该方法应用到基于有限元分析软件ANSYS/AUTODYN平台的数值模拟中,实现负氧平衡炸药在密闭空间中爆炸过程的数值仿真计算。计算结果与试验测试结果表明：梯恩梯炸药在密闭空间中发生爆炸时,其爆轰产物的后燃烧效应不可忽视;不考虑爆炸产物的后燃烧效应,数值计算得到的准静态压力较试验值低55%以上,50 ms内冲量较试验值低49%以上;将爆轰产物的后燃烧能量计入后,爆炸压力及冲量时程的计算值与试验值吻合较好,为结构受爆炸载荷响应分析提供了准确的输入载荷。     

多层混凝土介质内爆炸相似性分析

为了研究多层混凝土介质内爆炸相似律,基于量纲分析法建立了多层混凝土介质内爆炸相似模型。利用有限元分析软件LS-DYNA分析了装药深度和缩尺比例对原型和缩比模型毁伤形态及毁伤效应参量相似性的影响,并以梯恩梯和含铝炸药进行原型和缩尺比例为1/2的缩比模型内爆炸毁伤相似性试验。结果表明：不同装药深度下的原型与缩比模型的毁伤形态相同,毁伤效应参量符合相似规律;靶板边界约束相同时,含铝炸药在原型和缩尺比例为1/2的缩比模型内爆炸毁伤具有相似性,缩比毁伤效应参量归一化后与原型的偏差在8%以内;随着缩尺比例的减小,毁伤效应参量与原型的偏离程度增大,可选用适当缩尺比例的缩比模型试验结果预测原型的内爆炸毁伤效应。     

舱室密闭空间中爆炸载荷燃烧增强效应试验研究

为研究梯恩梯(TNT)爆炸产物的燃烧释放能量对密闭空间中的爆炸载荷增强效应,开展7.50 g、11.25 g、15.00 g、22.50 g、30.00 g 5种不同质量的TNT分别在空气和氦气环境（抑制燃烧）密闭空间中的爆炸试验。通过压力、温度传感器及三维数字图像相关技术,得到爆炸载荷历程、准静态压力、封闭空间内气体温度、金属板试件的动态响应和最终变形等试验数据。对试验结果的分析和对比发现：TNT爆炸产物的燃烧效应对封闭舱室内的爆炸载荷与结构响应影响显著,5种不 同质量TNT在氦气环境中爆炸的准静态压力、温度峰值相较对应的空气工况中的降幅分别在38.81%~46.85%和57.53%~76.35%;试件最终变形较空气工况的降幅在19.1%~48.9%;建议在结构内爆响应的计算评估中应考虑爆炸载荷燃烧增强效应的影响。     

水雾对舱内装药爆炸载荷的耗散效能试验研究

为了分析水雾对舰船舱内爆炸冲击波的耗散与衰减作用,通过舱内装药爆炸试验研究方法,在有限空间爆炸舱中心设置爆源,测量并对比在有无喷雾工况下舱内典型位置的壁压和准静态压力。结果表明：在水雾抑爆的舱内爆炸试验中,水雾对舱内爆炸载荷的准静态压力和超压峰值削弱作用明显,其中27.5 g梯恩梯爆炸角隅位置的初始冲击波超压衰减率为26.47%,二次反射冲击波波峰值衰减率达到27.27%,准静态压力衰减率达到31.82%;喷雾液滴分布特性相同情况下,随着装药量增加,水雾对冲击波和准静态压力的衰减效果不断降低。